2013.10.08. - Kepler-7b: nyugaton felhős, keleten derült idő várható

A Kepler és Spitzer űrteleszkópok közös mérései alapján a Kepler-7b exobolygó egyik felét jóval vastagabb felhőzet borítja, mint a másikat. Ezt állapította meg az MIT egyik csoportja, melynek Zsom András magyar csillagász is tagja.

Egyre több tulajdonságát ismerjük meg az exobolygók légköreinek, hála az egyre kifinomultabb megfigyelési módszereknek és modelleknek. Az MIT (Massachusetts Institute of Technology, USA) kutatócsoportja, Brice-Olivier Demory vezetésével, a Kepler-űrtávcső egyik első felfedezését, a Kepler-7b óriásbolygót vizsgálta meg behatóan. Az eredményeik alapján a bolygó nyugati féltekéje vastag felhőréteggel borított, míg a keletin tisztább az idő (vagy legalábbis másmilyen a felhőzet).

Fantáziarajz a Kepler-7b-ről. A nyugati félteke felhőzete jobban visszaveri az anyacsillaga fényét, így világosabbnak látszik. Jobbra összehasonlításul a Jupiter.
[NASA]

A Kepler-7b már a felfedezésekor is meglepte a kutatókat nagy fényvisszaverő képességével. A forró jupiterek általában elég sötétek, mert a csillag fényének jelentős részét nem visszaverik, hanem elnyelik, és hőként sugározzák vissza. A Kepler-7b ezzel szemben a látható fény 30-40 százalékát visszaveri, hasonlóan a naprendszerbeli, hideg gázóriásokhoz. Már akkor is felvetették, hogy egy magaslégköri felhőréteg okozhatja ezt a szokatlan viselkedést.

A Kepler hosszabb, három és fél évet lefedő adatai alapján Demory és munkatársai azt is kiderítették, hogy a bolygó nyugati féltekéje világosabb, mint a keleti. Nem a Kepler-7b az első ilyen aszimmetriát mutató exobolygó, ám az eddig ismerteknél mindig a keleti félgömb bizonyult fényesebbnek. A keleti eltolódás oka, hogy a bolygó légkörének legforróbb pontja nem a csillaggal szemközt található, hanem a hatalmas sebességű szelek egyszerűen elfújják a forró foltot keletre.

Ha nyugati félteke fénylése egy forró folt hőjéből eredne, a foltot még hangsúlyosabban mutatnák a hősugárzásra érzékeny infravörös mérések. A kutatók ezért a Spitzer-űrtávcsővel is megfigyelték a rendszert, de nem sikerült detektálni a bolygó fényét. Nem forró foltból ered hát a többlet, hanem pusztán az anyacsillaga fényét veri vissza hatékonyabban a bolygó nyugati félgömbje, mint a keleti. A fényvisszaverő képesség változása jelzi, hogy a felhők eltérőek a két féltekén, de persze itt nem vízfelhőkre kell gondolni, mint a Föld esetében. A Kepler-7b egy forró jupiter, mindössze öt napos keringési periódussal és ezer fok körüli hőmérsékletekkel, felhői pedig kondenzálódott szilikátszemcsékből vagy még egzotikusabb anyagokból állhatnak.

A bolygó fényének változása. Ahogy a bolygó fázisa nő, vagyis egyre inkább rálátunk a megvilágított felére, egyre több fény érkezik róla, mígnem a csillag mögé kerül és eltűnik előlünk (0,5-nél). Legnagyobb fényességet viszont csak azután éri el, hogy a csillag másik oldalán kibukkant. A zöld vonal egyenletes felületet modellez, a kék és piros vonalak pedig két különböző modellt, ezek eltérő felületi fényességűek (fent).
[Demory és mtsa]

A kutatócsoport tagjaként Zsom András feladata volt utánajárni a felhőzet részletes tulajdonságainak. Az biztos, hogy a felhők valamilyen tulajdonsága változik longitudinális (hosszúsági) irányban, de egyelőre nem lehet megmondani, hogy mi, mert több lehetőség is van. A részecskék mérete változhat, ahogy különböző hőmérsékletű légköri rétegeken haladnak át. Változhat a felhőréteg magassága vagy anyagösszetétele is. A felhőréteg vastagsága is eltérő lehet, ha nyugati oldalon vastagabb, több fényt verhet vissza. De persze az előbbiek valamilyen kombinációja is okozhatja a jelenséget, mondta el a fiatal magyar kutató, aki jelenleg DFG-ösztöndíjasként dolgozik az MIT-n. Sajnos azonban a Kepler fehér fényben végzett megfigyelései még nem tudnak a kérdéseire egyértelmű választ adni.

A Kepler-7b egy érdekes objektum. De vajon gyakoriak-e a hasonló, felhőbe burkolt forró jupiterek? Ezt a kérdést próbálja a csoport új Spitzer-mérésekkel és Kepler-adatokkal megválaszolni. Jelenleg Zsombor András azt próbálja kideríteni, hogy mit mondhatunk majd a felhők tulajdonságairól az EChO és JWST (Exoplanet Characterization Observatory és James Webb Space Telescope) észlelései alapján, mi az optimális észlelési stratégia és mi a szükséges jel-zaj arány.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• NASA Spitzer PR 2013.09.30.